DE19519241A1

DE19519241A1 - Verformter faserverstärkter Kunststoff

Info

Publication number: DE19519241A1
Application number: DE19519241A
Authority: DE
Inventors: Keiko Tanaka; Morihiko Sugino; Tomokazu Nakagawa
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Priority date: 1994-05-26
Filing date: 1995-05-25
Publication date: 1995-11-30
Anticipated expiration: 2015-05-26
Also published as: GB9510762D0; GB2290045A; DE19519241C2

Description

Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen verformten faserver stärkten Kunststoff und genauer einen verformten faserver stärkten Kunststoff, welcher Kohlenfasern als ein verstär kendes Material in einer Matrix enthält, die aus wärmehärten dem Harz besteht (hiernach als "verformter kohlenfaserver stärkter Kunststoff" bezeichnet). Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff, der als Gehäusematerial für elektronische Geräte und elektrische Geräte (hiernach als "elektronische Geräte und dergleichen" bezeichnet) geeignet ist, so wie Notizbuch-artige Personalcomputer, CD-Spielgeräte und Doppelkopfhörer-Stereo geräte.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Gehäuseelemente für elektronische Geräte und dergleichen sind aus gepreßten Metallerzeugnissen gebildet worden, jüngst je doch, unter Gesichtspunkten der Verarbeitbarkeit und des leichten Gewichtes, werden sie aus Kunststoff hergestellt, beispielsweise aus verformten kohlenfaserverstärkten Kunst stoffen. Insbesondere bei tragbaren elektronischen Geräten, so wie Notizbuch-artigen Personalcomputern, ist stark gefordert worden, daß sie in Größe und Gewicht verringert werden, und um eine solche Forderung zu erfüllen, sind verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoffe praktisch für Gehäuse der tragbaren elektronischen Geräte verwendet worden.

Der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff und sein Her stellungsverfahren sind beispielsweise in der geprüften japani schen Patentveröffentlichung Nr. HEI 5-58 371 offenbart. Der in dieser Referenz offenbarte verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff (hiernach als "verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff des Standes der Technik" bezeichnet) ist dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenfasern mit Faserlängen in dem Bereich von 10 bis 100 mm als ein verstärkendes Material zwei dimensional und unregelmäßig in einer Matrix verteilt sind, die aus wärmehärtendem Harz besteht, und die Dicke eines ebe nen Plattenabschnittes beträgt oder weniger beträgt. Mit diesem Aufbau, insbesondere mit der zweidimensionalen und unregelmäßigen Verteilung von Kohlenfasern mit den Faserlängen im Bereich von 10 bis 100 mm zeigt der verformte kohlenfaser verstärkte Kunststoff ausgezeichnete und gleichförmige mecha nische Eigenschaften, so wie Zugfestigkeit und Elastizitätsmo dul.

Der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff des Standes der Technik wird durch ein Verfahren hergestellt, wobei ein unver wobenes Gespinst aus Kohlenfasern mit einer Zugfestigkeit von 300 kp/mm² (2942 MPa) oder mehr mit wärmehärtendem Harz ge tränkt wird und getrocknet wird, um ein Prepreg zu bilden, und diese Prepregs werden zwischen Formpressen gelegt, die einen festgelegten verformten Hohlraum haben, und werden unter einem Druck von 100 kp/cm² (9,8 MPa) oder mehr heißgepreßt, um zu ermöglichen, daß das wärmehärtende Harz und die Kohlenfasern in den Prepregs in den Hohlraum fließen, um somit Prepregs in einen verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff umzuformen. Mit diesem Aufbau, insbesondere mit dem Fließen der Kohlenfa sern zusammen mit dem wärmehärtenden Harz werden Kohlenfasern gleichförmig in einer Matrix verteilt, so daß der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff ausgezeichnete und gleichför mige mechanische Eigenschaften, so wie Zugfestigkeit und Ela stizitätsmodul zeigt.

Da der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff des Standes der Technik die ausgezeichneten und gleichförmigen mechani schen Eigenschaften, so wie eine Zugfestigkeit und ein Elasti zitätsmodul wie oben beschrieben, hat, kann er das Gewicht von Gehäuseelementen elektronischer Geräte und dergleichen ver ringern und somit das Gewicht des elektronischen Geräts und dergleichen verkleinern.

Der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff des Standes der Technik jedoch hat Nachteile dahingehend, daß Kohlenfasern, die auf und nahe der Oberfläche vorliegen, mit bloßem Auge sichtbar sind, und daher ist das Aussehen schlecht; in dem Fall, daß der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff dünn ist, beispielsweise eine Dicke von 1 mm oder weniger hat, wird Oberflächenrollen auf der Oberfläche wegen der Welligkeit der Kohlenfasern erzeugt, und somit sind die Formungsgenauigkeit und das Aussehen schlecht; und in dem Fall, daß der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff einen hervorstehenden ver formten Abschnitt hat, so wie einen Vorsprung oder eine Rippe, wird ein schrumpfungsähnlicher Ausnehmungsbereich auf der rückwärtigen Oberflächenseite des verformten Bereiches er zeugt, und somit ist das Aussehen schlecht.

Beiläufig gibt es auf dem Gebiet der elektronischen Geräte und dergleichen eine Tendenz in Richtung auf Kompaktheit und hohe Kapazität. Mit dieser Tendenz wird die Wärmemenge, die von elektronischen Schaltungen und elektrischen Schaltungen (hiernach als "elektronische Schaltungen" bezeichnet) und elektronischen Teilen und elektrischen Teilen (hiernach als "elektronische Teile" bezeichnet) wahrscheinlich bedeutsam er höht, und weiterhin kann die so erzeugte Wärme nur schwer ab geführt werden, so daß die Temperatur des Gerätes erhöht wird. Als eine Folge wird die Zuverlässigkeit der elektronischen Teile und des Gerätes verringert. Alternativ wird die Tempera tur eines Gehäuses (Behälters) lokal aufgrund der Wärme von den elektronischen Teilen angehoben, was möglicherweise eine Schwierigkeit verursacht, so wie eine auf der Temperatur beru hende Verletzung, wenn das Gehäuse mit dem Körper eines Benut zer in Kontakt kommt, was somit ein Unbehagen bei dem Benutzer verursacht. Aus diesem Grund hat der kohlenfaserverstärkte Kunststoff des Standes der Technik eine Begrenzung beim Her stellen kompakter elektronischer Geräte und dergleichen und beim Erhöhen von deren Kapazität.

Andererseits, im Hinblick auf die Abfallentsorgung von faser verstärkten Kunststoffen, so wie verformten kohlenfaserver stärkten Kunststoffen, ist eine Abfallentsorgungstechnik nicht eingerichtet, und demgemäß muß der Abfall rückgewonnen oder einfach verbrannt werden. Vom Gesichtspunkt eines ernsthaften Umweltproblems her jedoch und dem effektiven Nutzen von Res sourcen ist es gefordert, daß faserverstärkte Kunststoffe zu rückgewonnen werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Angesichts des Vorangehenden ist die vorliegende Erfindung ge macht worden, um die oben beschriebenen Probleme des verform ten kohlenfaserverstärkten Kunststoffes des Standes der Tech nik zu lösen. Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff zur Verfügung zu stellen, der ausgezeichnete mechanische Ei genschaften sicherstellen kann, die denen verformter kohlenfa serverstärkter Kunststoffe des Standes der Technik vergleich bar sind, das Aussehen durch Ausschalten von Kohlenfasern, die mit bloßem Auge sichtbar sind, verbessert, die Formungsgenau igkeit und das Aussehen durch Ausschalten der Erzeugung von Oberflächenrollen selbst bei einem dünnen Produkt mit einer Dicke von 1 mm oder weniger verbessert und das Aussehen durch Ausschalten eines schrumpfungsähnlichen Ausnehmungsbereiches verbessert, für ein verformtes Produkt mit einem hervorstehen den verformten Bereich, so wie einem Vorsprung oder einer Rippe.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff mit den oben be schriebenen Kennzeichen zur Verfügung zu stellen, der weiter hin bezüglich der thermischen Leitfähigkeit verbessert ist, um einen lokalen Temperaturanstieg aufgrund lokaler Erhitzung zu unterdrücken und um es zu ermöglichen, daß die Wärme leicht abgeführt wird.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff zur Verfügung zu stellen, bei dem in effektiver Weise Kohlenfasern verwendet werden, die durch Zerlegung von kohlenfaserverstärkten Kunst stoffen wiedergewonnen sind (Recycling-Kohlenfasern), wodurch der Recycling-Verwendung von faserverstärkten Kunststoffen beigetragen wird.

Um die obige Aufgabe zu lösen, ist ein verformter faserver stärkter Kunststoff (als "verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff" bezeichnet), in der vorliegenden Erfindung wie folgt aufgebaut.

Gemäß einer bevorzugten Art der vorliegenden Erfindung, wie sie in Anspruch 1 beschrieben ist, wird ein verformter kohlen faserverstärkter Kunststoff zur Verfügung gestellt, aus:

- einer Matrix aus wärmehärtendem Harz, in der Kohlenfasern mit Faserlängen im Bereich von 10 bis 100 mm als ein Ver stärkungsmaterial zweidimensional und unregelmäßig ver teilt sind, und
- einem ebenen Plattenabschnitt mit einer Dicke von 1 mm oder weniger,

wobei die Außenfläche des ebenen Plattenabschnittes ein unre gelmäßiges Muster hat, das von einer Formpresse übertragen ist, und die Oberflächenschicht jedes hervorstehenden Berei ches des unregelmäßigen Musters im wesentlichen aus Kunstharz besteht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung, wie sie in Anspruch 2 beschrieben ist, wird ein ver formter kohlenfaserverstärkter Kunststoff nach Anspruch 1 zur Verfügung gestellt, wobei die Teilung des unregelmäßigen Mu sters 5 mm oder weniger und deren Höhe 10 µm oder mehr be trägt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung wird ein verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff zur Verfügung gestellt, mit:

wobei die Oberflächenschicht des verformten kohlenfaserver stärkten Kunststoffes mit einer metallischen dünnen Platte durch Verpressen integriert ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung, wie sie in Anspruch 4 beschrieben ist, wird ein ver formter kohlenfaserverstärkter Kunststoff nach Anspruch 3 zur Verfügung gestellt, wobei die Dicke der metallischen dünnen Platte 0,5 mm oder weniger beträgt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung, wie sie in Anspruch 5 beschrieben ist, wird ein ver formter kohlenfaserverstärkter Kunststoff nach Anspruch 3 oder 4 zur Verfügung gestellt, wobei die metallische dünne Platte aus Aluminium (Al), Aluminiumlegierung, Kupfer (Cu) oder Kup ferlegierung hergestellt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung, wie sie in Anspruch 6 beschrieben ist, wird ein ver formter kohlenfaserverstärkter Kunststoff nach einem der An sprüche 3 bis 4 zur Verfügung gestellt, wobei die metallische dünne Platte schlitzartige Lücken hat, wobei die Gesamtfläche der Lücken 500 mm² oder weniger beträgt, und eine Porosität, das heißt das Flächenverhältnis der Lücken zu der metallischen dünnen Platte, 50% oder weniger beträgt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung, wie sie in Anspruch 7 beschrieben ist, wird ein ver formter kohlenfaserverstärkter Kunststoff nach einem der An sprüche 1 bis 6 zur Verfügung gestellt, wobei ein Teil oder die Gesamtheit der Kohlenfasern Recycling-Kohlenfasern auf weist, die durch thermische Zersetzung von kohlenfaserver stärkten Kunststoffen als ein Ausgangsmaterial wiedergewonnen sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung, wie sie in Anspruch 8 beschrieben ist, wird ein ver formter kohlenfaserverstärkter Kunststoff zur Verfügung ge stellt, mit:

- einer Matrix aus wärmehärtendem Harz, in dem Kohlenfasern als ein Verstärkungsmaterial verteilt sind,

wobei ein Teil oder die Gesamtheit der Kohlenfasern Recycling- Kohlenfasern aufweisen, die durch thermische Zersetzung von kohlenfaserverstärkten Kunststoff als ein Ausgangsmaterial rückgewonnen sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung, wie sie in Anspruch 9 beschrieben ist, wird ein ver formter kohlenfaserverstärkter Kunststoff nach Anspruch 7 oder 8 zur Verfügung gestellt, bei dem das Mischungsverhältnis von Recycling-Kohlenfasern, basierend auf dem Gewicht der Gesamt- Kohlenfasern in dem Bereich von 5 bis 100 Gew.-% liegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung, wie sie in Anspruch 10 beschrieben ist, wird ein ver formter kohlenfaserverstärkter Kunststoff nach einem der An sprüche 7 bis 9 zur Verfügung gestellt, bei dem die Faserlän gen der Recycling-Kohlenfasern in dem kohlenfaserverstärkten Kunststoff als das Ausgangsmaterial in dem Zustand vor der thermischen Zerlegung in dem Bereich zwischen 10 bis 100 mm liegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung, wie sie in Anspruch 11 beschrieben ist, wird ein ver formter kohlenfaserverstärkter Kunststoff nach einem der An sprüche 7 bis 10 zur Verfügung gestellt, bei dem die Menge an Harzkarbonat in den Recycling-Kohlenfasern in dem Bereich von 0 bis 60 Gew.-% liegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung, wie sie in Anspruch 12 beschrieben ist, wird ein ver formter kohlenfaserverstärkter Kunststoff nach einem der An sprüche 1 bis 11 zur Verfügung gestellt, bei dem das wärme härtende Harz Phenolharz in einer Menge von 30 Gew.-% oder mehr enthält.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung, wie sie in Anspruch 13 beschrieben ist, wird ein ver formter kohlenfaserverstärkter Kunststoff nach einem der An sprüche 1 bis 12 zur Verfügung gestellt, bei dem die Faserlän gen der Kohlenfasern in dem Bereich zwischen 20 und 30 mm liegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung, wie sie in Anspruch 14 beschrieben ist, wird ein ver formter kohlenfaserverstärkter Kunststoff nach einem der An sprüche 1 bis 13 zur Verfügung gestellt, bei dem das Volumen verhältnis der Kohlenfasern zu der Matrix in dem Bereich von 15 bis 35% liegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung, wie sie in Anspruch 15 beschrieben ist, wird ein koh lenfaserverstärkter Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Verfügung gestellt, bei dem die Biegefestigkeit 147 MPa oder mehr beträgt, das Biege-Elastizitätsmodul 12 GPa oder mehr ist und der Izod-Kerbschlagwert 98 J/m oder mehr ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung, wie sie in Anspruch 16 beschrieben ist, wird ein ver formter kohlenfaserverstärkter Kunststoff nach einem der An sprüche 1 bis 15 zur Verfügung gestellt, bei dem der Kunst stoff in einen verformten integralen Körper mit einem ebenen Plattenabschnitt und einem hervorspringenden verformten Ab schnitt umgeformt wird, und Kohlenfasern an dem Wurzelbereich des verformten Abschnittes werden in die Verbindungsrichtung des ebenen Plattenabschnittes zum verformten Abschnitt ausge richtet.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Schnitt-Seitenansicht, die obere und untere Formpressenteile gemäß den Beispielen 1 bis 3 zeigt;

Fig. 2 ist eine schematische Schnitt-Seitenansicht, die den formgebenden Zustand eines verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoffes gemäß den Beispielen 1 bis 3 zeigt;

Fig. 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die einen verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff nach den Beispielen 1 und 2 zeigt;

Fig. 4(A) und 4(B) sind Vorder- und Seitenansichten für Last- und Festhaltezustände bei Müdigkeitsprüfungen einer Ab deckung für eine Flüssigkristallanzeige gemäß Beispiel 3;

Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, die den Bruchzustand beim Ermüdungstest (Belastungsfall 1) für die Abdeckung der Flüssigkristallanzeige aus dem kohlenfaserverstärkten Kunst stoff gemäß Beispiel 3 zeigt;

Fig. 6 ist eine schematische Ansicht, die den Bruchzustand beim Ermüdungstest für eine Abdeckung einer Flüssigkristallan zeige, hergestellt aus ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)-koh lenfaserverstärktem Kunststoff zeigt;

Fig. 7 ist eine schematische Schnitt-Seitenansicht, die eine Anordnung eines den verformten kohlenfaserverstärkten Kunst stoff bildenden Materials zwischen den Formpressen nach Bei spiel 4 zeigt;

Fig. 8 ist eine schematische Schnitt-Seitenansicht, die den formgebenden Zustand eines verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoffes nach Beispiel 4 zeigt;

Fig. 9(A) und 9(B) sind schematische perspektivische An sichten, die das verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff produkt nach Beispiel 4 zeigen, wobei Fig. 9(A) die Außen seite des Produkts zeigt und Fig. 9(B) die Innenseite des Produktes zeigt;

Fig. 10 ist eine schematische Schnitt-Seitenansicht, die eine Prüfung des lokalen Erwärmens eines Produktes gemäß Beispiel 5 zeigt;

Fig. 11 ist eine schematische Schnitt-Seitenansicht, die eine Prüfung des lokalen Erhitzens eines unteren Gehäuseteils eines Notizbuch-artigen Personalcomputers zeigt, der aus einem ver formten kohlenfaserverstärkten Kunststoff gemäß Beispiel 6 gebildet ist; und

Fig. 12(A) und 12(B) sind schematische perspektivische An sichten, die ein verformten kohlenfaserverstärktes Kunststoff produkt gemäß Beispiel 7 zeigen, wobei Fig. 12(A) die Außen seite des Produktes zeigt und Fig. 12(B) die Innenseite des Produktes zeigt.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Gemäß der Erfindung, wie sie in Anspruch 1 beschrieben ist, wie oben erläutert, umfaßt ein verformter kohlenfaserverstärk ter Kunststoff eine Matrix aus wärmehärtendem Harz, wobei Kohlenfasern mit Faserlängen in dem Bereich von 10 bis 100 mm als ein Verstärkungsmaterial zweidimensional und unregelmäßig verteilt sind, und einen ebenen Plattenabschnitt mit einer Dicke von 1 mm oder weniger, wobei die Außenfläche des ebenen Plattenabschnittes ein unregelmäßiges Muster hat, das von ei ner Formpresse übertragen ist, und die Oberflächenschicht je des hervorstehenden Abschnittes des unregelmäßigen Musters im wesentlichen aus nur Harz besteht. Hier bedeutet die Aus drucksweise "die Oberflächenschicht jedes hervorstehenden Ab schnittes besteht im wesentlichen aus Harz" nicht den Zustand, daß Kohlenfasern nicht perfekt enthalten sind, sondern bedeu tet den Zustand, daß die langen Kohlenfasern nicht aus der Harzmatrix auf der Oberfläche des hervorstehenden Abschnittes herausragen. Die Außenflächenseite des ebenen Plattenabschnit tes bei dem verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff ist äquivalent zu der Außenflächenseite eines ebenen Plattenab schnittes eines verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff produktes, der als ein Gehäuse verwendet wird.

Bei dem verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff, wie er in Anspruch 1 beschrieben ist, hat die Außenfläche des ebenen Plattenabschnittes (hiernach als "ebene Plattenfläche" be zeichnet) ein unregelmäßiges Muster, das von einer Formpresse übertragen worden ist, und Kohlenfasern liegen auf und nahe der Oberfläche jedes Ausnehmungsbereiches (mit dem bloßen Auge schwer sichtbar) des unregelmäßigen Musters vor; während Koh lenfasern nicht aus der Harzmatrix auf der Fläche jedes her vorstehenden Abschnittes (mit dem bloßen Auge leichter zu se hen) des unregelmäßigen Musters nach außen hervorstehen, das heißt, Kohlenfasern liegen im wesentlichen auf der Oberflä chenschicht jedes hervorstehenden Abschnittes nicht vor. Dem gemäß ist bei diesem verformten kohlenfaserverstärkten Kunst stoff das unregelmäßige Muster als ein Ganzes sichtbar, und Kohlenfasern sind mit dem bloßen Auge nicht sichtbar, wobei somit das Aussehen verbessert ist.

Darüberhinaus, da Kohlenfasern im wesentlichen auf der Ober flächenschicht jedes hervorstehenden Abschnittes nicht vorlie gen, selbst in dem Fall, wenn der verformte kohlenfaserver stärkte Kunststoff dünn ist (Dicke: 1 mm oder weniger), wird das Oberflächenrollen nicht erzeugt und somit wird das Ausse hen verbessert. Genauer wird die Welligkeit der Kohlenfasern, die das Oberflächenrollen erzeugen, beim Ausbilden des kohlen faserverstärkten Kunststoffes aufgrund eines Unterschiedes in der Schrumpfrate zwischen dem wärmehärtenden Harz, das die Ma trix bildet, und den Kohlenfasern erzeugt, und folglich wird es nicht in dem hervorstehenden Abschnitt erzeugt, da Kohlenfasern im wesentlichen darin nicht vorliegen. Somit wellt sich der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff nur schwer als ein Ganzes und somit ist er weniger anfällig für das Oberflächenrollen, was somit die Formungsgenauigkeit und das Aussehen verbessert.

Zusätzlich, da die ebene Plattenfläche ein unregelmäßiges Mu ster hat und in der Oberflächenglattheit herabgesetzt ist, wird selbst in dem Fall, wenn der verformte kohlenfaserver stärkte Kunststoff einen hervorstehenden verformten Abschnitt hat, so wie einen Vorsprung oder eine Rippe, ein schrumpfungs ähnlicher Ausnehmungsabschnitt aufgeweicht, und somit wird das Aussehen verbessert.

Gleichzeitig ist bei dem verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff, der in Anspruch 1 beschrieben ist, der Aufbau, bei dem Kohlenfasern mit Faserlängen im Bereich von 10 bis 100 mm zweidimensional und unregelmäßig verteilt in einer Matrix aus wärmehärtendem Harz vorliegen und ein ebener Plattenabschnitt mit einer Dicke von 1 mm oder weniger vorliegt, derselbe wie bei dem verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff des Stan des der Technik. Mit anderen Worten ist der Aufbau, mit der Ausnahme der ebenen Plattenflächen, derselbe wie der beim koh lenfaserverstärkten Kunststoff des Standes der Technik, und folglich hat der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff, der in Anspruch 1 beschrieben ist, ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, ähnlich denen beim kohlenfaserverstärkten Kunststoff des Standes der Technik. Das Vorliegen des unregel mäßigen Musters, das auf die ebene Plattenfläche von einer Formpresse übertragen worden ist (Kohlenfasern liegen im we sentlichen nicht auf der Oberfläche jedes hervorstehenden Ab schnittes des unregelmäßigen Musters vor) beeinträchtigt oder verringert die ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften des verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoffes nicht.

Demgemäß hat der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff, der in Anspruch 1 beschrieben ist, die ausgezeichneten mecha nischen Eigenschaften ähnlich denen des verformten kohlenfa serverstärkten Kunststoffes des Standes der Technik (beschrieben in der geprüften japanischen Patentveröffentli chung Nr. HEI 5-58 371) und auch zeigt er die folgenden ausge zeichneten Eigenschaften: es sind nämlich Kohlenfasern für das bloße Auge nicht sichtbar, und damit wird das Aussehen verbes sert; in dem Fall, daß der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff dünn ist (Dicke: 1 mm oder weniger) wird das Ober flächenrollen nicht erzeugt und somit werden die Formungs genauigkeit und das Aussehen verbessert; und in dem Fall, daß der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff einen hervor stehenden verformten Abschnitt hat, so wie einen Vorsprung oder eine Rippe, wird ein schrumpfungsähnlicher Ausnehmungsab schnitt ausgeschaltet (oder aufgeweicht), und dadurch wird das Aussehen verbessert.

In bezug auf die Faserlängen der Kohlenfasern, die auf den Be reich von 10 bis 100 mm festgelegt sind, wird, wenn sie klei ner ist als 10 mm, das Verwirren der Kohlenfasern unzurei chend, und die Kohlenfasern werden sich eher nicht gleichför mig verteilen, wodurch die Festigkeit und das Elastizitätsmo dul verringert werden; während, wenn sie mehr als 100 mm beträgt, die Kohlenfasern sich kräuseln, wodurch somit die Festigkeit und das Elastizitätsmodul verringert werden.

In bezug auf das unregelmäßige Muster ist die Teilung bevor zugt 5 mm oder weniger und die Höhe ist bevorzugt 10 µm oder mehr (verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff, wie in An spruch 2 beschrieben). Mit diesem Aufbau wird sichergestellt, daß die Kohlenfasern im wesentlichen nicht auf der Oberflä chenschicht jedes hervorstehenden Abschnittes vorliegen, und somit wird das Aussehen verbessert. Wenn die Teilung größer ist als 5 mm oder die Höhe geringer als 10 µm, liegen Kohlen fasern leicht auf der Oberflächenschicht jedes hervorstehenden Abschnittes vor, was dazu führt, daß das Aussehen verschlech tert wird. Hier bedeutet die Teilung des unregelmäßigen Mu sters eine Entfernung zwischen den Spitzen eines hervorstehen den Abschnittes und des benachbarten hervorstehenden Abschnit tes. Die Höhe des unregelmäßigen Musters bedeutet eine Entfer nung zwischen der Sohle und der Spitze eines hervorstehenden Abschnittes, und sie ist gleich der Höhe eines hervorstehenden Abschnittes relativ zu der Sohle eines Ausnehmungsabschnittes und ist gleich der Tiefe des Ausnehmungsabschnittes relativ zu der Spitze des hervorstehenden Abschnittes.

Wie oben beschrieben sind bei dem verformten kohlenfaserver stärkten Kunststoff, der in Anspruch 3 beschrieben ist, Koh lenfasern mit Faserlängen, die im Bereich zwischen 10 bis 100 mm liegen, zweidimensional und unregelmäßig in einer Ma trix aus wärmehärtendem Harz als ein Verstärkungsmaterial ver teilt, und eine metallische dünne Platte ist mit der Oberflä chenschicht des verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoffes integriert. Demgemäß ist im Vergleich mit dem verformten koh lenfaserverstärkten Kunststoff des Standes der Technik die Wärmeleitfähigkeit durch das Vorliegen der metallischen dünnen Platte verbessert, so daß ein lokaler Temperaturanstieg auf grund einer lokalen Erhitzung verkleinert wird und die Wärme leicht abgeleitet wird.

Bei dem verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff des Stan des der Technik ist nämlich, da gegenüber Metall der kohlenfa serverstärkte Kunststoff bezüglich der thermischen Leitfähig keit sehr unterlegen ist (die thermische Leitfähigkeit ist klein), wenn der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff lokal erwärmt wird, die Wärme schwierig entlang der Fläche der kohlenfaserverstärkten Kunststoffplatte zu diffundieren, so daß die Temperatur eines lokal erhitzten Abschnittes eher er höht wird, was dazu führt, daß der lokale Temperaturanstieg erhöht wird. Darüberhinaus wird die Wärme in die Dickenrich tung der kohlenfaserverstärkten Kunststoffplatte an den lokal erhitzten Abschnitt übertragen und wird nach außen abgeführt, wobei die erreichte Oberfläche der kohlenfaserverstärkten Kunststoffplatte als eine Strahlungsfläche genommen wird. Je doch ist die Fläche der Strahlungsfläche im wesentlichen gleich der des lokal erhitzten Abschnittes, das heißt, sie ist klein. Als Ergebnis ist die Strahlungsmenge aus der Strah lungsfläche klein, und somit wird die Wärme sehr schwer abge leitet. Im Gegensatz dazu wird bei dem verformten kohlenfaser verstärkten Kunststoff, der in Anspruch 3 beschrieben ist, der eine metallische dünne Platte hat, welche an die Oberflächen schicht angeformt ist, da Metall kohlenfaserverstärktem Kunst stoff bezüglich der thermischen Leitfähigkeit sehr überlegen ist (die thermische Leitfähigkeit ist groß), wenn der ver formte kohlenfaserverstärkte Kunststoff lokal erhitzt wird, die Wärme leichter entlang der Oberfläche der metallischen dünnen Platte diffundiert. Die Temperatur an dem lokal erhitz ten Abschnitt wird somit nur sehr schwer erhöht, und somit kann der lokale Temperaturanstieg leichter abgesenkt werden. Die Wärme, die entlang der Oberfläche der metallischen dünnen Platte diffundiert, wird auf einen verformten kohlenfaserver stärkten Kunststoffbereich übertragen und wird nach außen ab geleitet, wobei die erreichte Oberfläche der kohlenfaserver stärkten Kunststoffplatte als die Strahlungsfläche genommen wird. Zu diesem Zeitpunkt ist die Fläche der Strahlungsfläche im wesentlichen gleich der Oberfläche der metallischen dünnen Platte, das heißt, sie ist groß. Als Ergebnis ist die Strah lungsmenge von der Strahlungsfläche groß, und somit wird die Wärme leichter abgeleitet.

Bei dem verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff, der in Anspruch 3 beschrieben ist, wird, da die metallische dünne Platte mit der Oberflächenschicht durch Verpressen integriert ist, selbst in dem Fall, daß der verformte kohlenfaserver stärkte Kunststoff dünn ist (Dicke: 1 mm oder weniger) das Oberflächenrollen nicht erzeugt, und somit werden die For mungsgenauigkeit und das Aussehen verbessert. Bei dem verform ten kohlenfaserverstärkten Kunststoff des Standes der Technik nämlich wird das Oberflächenrollen aufgrund der Welligkeit der Kohlenfasern erzeugt, verursacht durch einen Unterschied in der Kontraktionsrate zwischen dem wärmehärtenden Harz, das die Matrix bildet, und den Kohlenfasern, beim Bilden des verform ten kohlenfaserverstärkten Kunststoffes. Bei dem verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff jedoch, der in Anspruch 3 beschrieben ist, wird, da die Oberflächenschicht mit der me tallischen dünnen Platte abgedeckt ist, das Oberflächenrollen nicht erzeugt, was somit die Formungsgenauigkeit und das Aus sehen verbessert.

Darüberhinaus, da der kohlenfaserverstärkte Kunststoff wegen des Vorliegens der metallischen dünnen Platte, die an die Oberflächenschicht angeformt ist, zum Anschauen nicht frei liegt, sind Kohlenfasern mit dem bloßem Auge nicht sichtbar, und somit wird das Aussehen verbessert.

Gleichzeitig ist bei dem verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff, der in Anspruch 3 beschrieben ist, der kohlenfa serverstärkte Kunststoffteil als ein Basiselement, dem die me tallische dünne Platte angeformt ist, so aufgebaut, daß Koh lenfasern mit Faserlängen, die im Bereich von 10 bis 100 mm liegen, zweidimensional und unregelmäßig in einer Matrix aus wärmehärtendem Material als ein Verstärkungsmaterial verteilt. Dieser Aufbau ist derselbe wie der des verformten kohlenfaser verstärkten Kunststoffes des Standes der Technik, und somit zeigt er ausgezeichnete mechanische Eigenschaften ähnlich denen des verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoffes des Standes der Technik. Darüberhinaus, da die metallische dünne Platte dünn ist, beeinträchtigt oder verringert sie die ausge zeichneten mechanischen Eigenschaften nicht.

Demgemäß hat der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff, wie er in Anspruch 3 beschrieben ist, ausgezeichnete mechani sche Eigenschaften im Vergleich zu denjenigen verformten koh lenfaserverstärkten Kunststoffen des Standes der Technik, und er zeigt auch die folgenden Eigenschaften: es ist nämlich die thermische Leitfähigkeit ausgezeichnet, und somit ist ein lo kaler Temperaturanstieg aufgrund einer lokalen Erhitzung klein, und die Wärme kann leichter abgeleitet werden; Kohlen fasern sind mit dem bloßen Auge nicht sichtbar, und somit ist das Aussehen verbessert; und selbst in dem Fall, daß der ver formte kohlenfaserverstärkte Kunststoff dünn ist (Dicke: 1 mm oder weniger) wird das Oberflächenrollen nicht erzeugt, und somit werden die Formungsgenauigkeit und das Aussehen verbes sert.

Der Grund, aus dem die Faserlängen der Kohlenfasern auf den Bereich von 10 bis 100 mm festgelegt sind, ist derselbe wie bei dem verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff, der in Anspruch 1 beschrieben ist.

Die metallische dünne Platte ist bevorzugt in ihrem spezifi schen Gewicht gering, wegen der Leichtgewichtigkeit, und in der Bearbeitbarkeit ausgezeichnet. Im Hinblick darauf wird die metallische dünne Platte bevorzugt aus Al, Al-Legierung, Cu oder Cu-Legierung hergestellt (verformter kohlenfaserverstärk ter Kunststoff, wie in Anspruch 5 beschrieben). Die Oberfläche der metallischen dünnen Platte kann der Oberflächenbehandlung ausgesetzt werden, beispielsweise der Alumit-Behandlung, dem Plattieren oder Lackieren.

Die Dicke der metallischen dünnen Platte ist bevorzugt 0,5 mm oder weniger (verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff, wie in Anspruch 4 beschrieben). Wenn sie größer ist als 0,5 mm, wird die Dicke des kohlenfaserverstärkten Kunststoff teiles relativ dünn gehalten, wodurch die Festigkeit verrin gert und die Leichtgewichtigkeit eingeschränkt wird. Im Gegen satz dazu, wenn sie 0,5 mm oder weniger ist, kann ein hoher Wert an Festigkeit und Leichtgewichtigkeit sichergestellt wer den. Eine andere metallische dünne Platte kann in dem kohlenfaserverstärkten Kunststoff vorgesehen sein, zusätzlich zu der metallischen dünnen Platte, die auf der Oberflächen schicht angeformt ist. In diesem Fall ist die Verformbarkeit verringert, jedoch sind die Strahlungseigenschaften weiter verbessert.

Bevorzugt hat die metallische dünne Platte schlitzähnliche Lücken, wobei die Gesamtfläche der Lücken 500 mm² oder weniger ist, und die Porosität, das heißt, das Flächenverhältnis der Lücken zu der metallischen dünnen Platte 50% oder weniger be trägt (verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff, in An spruch 6 beschrieben). Mit diesem Aufbau ist es möglich, das Auftreten einer Wölbung aufgrund eines Unterschiedes im li nearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der metallischen dün nen Platte und dem kohlenfaserverstärkten Kunststoffteil zu unterdrücken. Der lineare Ausdehnungskoeffizient ist abhängig von den Arten der Metalle und kohlenfaserverstärkten Kunst stoffe, jedoch ist im allgemeinen das Metall hinsichtlich des linearen Ausdehnungskoeffizienten bedeutsam von dem verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff unterschiedlich. Demgemäß ist für die metallische dünne Platte ohne Lücken bei einem Kühlprozeß nach dem Erhitzen beim Herstellen (Formgebung) die Kontraktion der metallischen dünnen Platte unterschiedlich von der des kohlenfaserverstärkten Kunststoffes, und folglich hat ein geformtes Produkt eine Wahrscheinlichkeit, daß eine Wöl bung erzeugt worden ist. Alternativ steht für das geformte Produkt eine Wahrscheinlichkeit für das Erzeugen einer Wölbung durch die Wirkung von Wärme, die während der Benutzung aufge nommen wurde. Im Gegensatz dazu ist bei der metallischen dün nen Platte mit schlitzähnlichen Lücken, obwohl Metall hin sichtlich des linearen Ausdehnungskoeffizienten von kohlenfa serverstärkten Kunststoffen unterschiedlich ist, die Kontrak tion der metallischen dünnen Platte von der des kohlenstoffa serverstärkten Kunststoffes bei einem Kühlprozeß nach dem Er hitzen bei der Herstellung (Formgebung) nicht unterschiedlich (gleich oder nahezu gleich). Als Ergebnis wird nur schwerlich die oben beschriebene Wölbung erzeugt oder ist zu einem extrem geringen Betrag unterdrückt. Gleichzeitig, da die Porosität erhöht ist, kann der Grad der Wölbung verringert werden, je doch werden die Strahlungscharakteristiken eher gesenkt. Ge nauer, wenn die Porosität mehr als 50% ist, wird die Strah lungscharakteristik stark verringert. Die Porosität ist somit auf 50% oder weniger festgelegt. Darüberhinaus übt die Ge samtfläche der Lücken auch die Wirkung ähnlich der der Porosi tät auf die Strahlungscharakteristik aus. Wenn die Gesamtflä che der Lücken mehr als 500 mm² beträgt, ist die Strah lungscharakteristik stark verschlechtert. Die Gesamtfläche der Lücken ist somit auf 500 mm² oder weniger festgelegt.

Bei dem verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff der vor liegenden Erfindung (verformter kohlenfaserverstärkter Kunst stoff, wie er in den Ansprüchen 1 bis 6 beschrieben ist), kann ein Teil oder die Gesamtheit der Kohlenfasern durch Recycling- Kohlenfasern ersetzt werden, die durch thermische Zersetzung von kohlenfaserverstärkten Kunststoffen wiedergewonnen sind (verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff, wie er in An spruch 7 beschrieben ist). In diesem Fall, aus demselben Grund wie dem für den folgenden verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff, wie er in Anspruch 8 beschrieben ist, können die Recycling-Kohlenfasern ohne jegliche Verschlechterung der Ei genschaften des verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoffes benutzt werden, was somit zu der wirksamen Verwendung von Recycling-Kohlenfasern beiträgt.

Der in Anspruch 8 beschrieben verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff ist dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenfasern in ei ner Matrix aus wärmehärtendem Harz verteilt sind, wobei ein Teil oder die Gesamtheit der Kohlenfasern durch Recycling-Koh lenfasern ersetzt ist, die durch thermische Zersetzung von kohlenfaserverstärkten Kunststoffen wiedergewonnen sind. In diesem Fall können die Recycling-Kohlenfasern ohne jegliche Verschlechterung der Eigenschaften des verformten kohlenfaser verstärkten Kunststoffes verwendet werden, was somit zu der effektiven Nutzung der Recycling-Kohlenfasern beiträgt.

In bezug auf Recycling-Kohlenfasern, die durch thermische Zer setzung von kohlenfaserverstärkten Kunststoffen rückgewonnen sind, enthalten diese nämlich zum Zeitpunkt, wenn sie rückge wonnen werden, Kohlenfasern beinahe als Monofilamente, die zu einer baumwollartigen Struktur miteinander verwirrt sind. Die Kohlenfasern werden miteinander verwirrt belassen, selbst zu dem Zeitpunkt, wenn sie in ungewebtes Gespinst verarbeitet werden, und das ungewebte Gespinst wird mit dem wärmehärtenden Harz getränkt und getrocknet, um ein Prepreg zu bilden. Demge mäß werden, wenn die Prepregs heißgepreßt werden, um einen verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff zu bilden, die Kohlenfasern miteinander verwirrt, das heißt, sie sind gleich förmig in der Matrix aus wärmehärtendem Harz vorhanden. Dar überhinaus, in dem Fall, in dem die Recycling-Kohlenfasern mit üblichen Nicht-Recycling-Kohlenfasern (neuen Kohlenfasern) ge mischt sind, liegen die gemischten Kohlenfasern auch gleich förmig in der Matrix aus wärmehärtendem Harz vor.

Bei dem oben beschriebenen verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff, das heißt, dem verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff, wie er in Anspruch 7 beschrieben ist, sind somit die Kohlenfasern (Recycling-Kohlenfasern oder Recycling-Koh lenfasern, die mit neuen Kohlenfasern vermischt sind) gleich förmig in einer Matrix aus wärmehärtendem Harz als ein Ver stärkungsmaterial verteilt. Somit hat der verformte kohlen faserverstärkte Kunststoff verschiedene Eigenschaften (Zugfestigkeit, Elastizitätsmodul und dergleichen) ähnlich denen des verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoffes, der nur neue Kohlenfasern als Verstärkungsmaterial verwendet. Als Ergebnis können Recycling-Kohlenstoffasern teilweise oder ganz neue Kohlenfasern ersetzen, ohne jegliche Verschlechterung der Eigenschaften des verformten kohlenfaserverstärkten Kunststof fes, was somit zu der effektiven Nutzung von Recycling-Kohlen fasern beiträgt.

Das Mischverhältnis von Recycling-Kohlenfasern zu Gesamt-Koh lenfasern ist nicht besonders begrenzt. Wenn es jedoch gerin ger ist als 5% wird die Bedeutung des Verwendens von Recyc ling-Karbonfasern gering. Andererseits kann, wenn das Misch verhältnis 100% wird, der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff ausreichende Eigenschaften erhalten. Demgemäß liegt das Mischverhältnis bevorzugt in dem Bereich von 5 bis 100% (verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff, der in Anspruch 9 beschrieben ist).

Im Falle des Verwendens der oben beschriebenen Recycling-Koh lenfasern hängen die Faserlängen der Recycling-Kohlenfasern von denjenigen der Kohlenfasern ab, die vor der thermischen Zersetzung in den kohlenfaserverstärkten Kunststoffen enthal ten waren, so daß, um 10 bis 100 mm Faserlängen der Kohlenfa sern in einem verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff zu erhalten, die Faserlängen der Kohlenfasern in kohlenfaserver stärktem Kunststoff vor der thermischen Zersetzung auf den Be reich von 10 bis 100 mm festgelegt werden können (verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff, wie in Anspruch 10 be schrieben).

Die Recycling-Kohlenfasern, die durch thermische Zersetzung von kohlenfaserverstärkten Kunststoffen wiedergewonnen sind, enthalten oftmals Harzkarbonate. Wenn jedoch die Menge an dem Harzkarbonat 60% oder weniger beträgt, übt das Harzkarbonat keine Wirkung auf die Eigenschaften der Kohlenfasern aus. Dem gemäß kann das Harzkarbonat in den Recycling-Kohlenfasern in einer Menge von 60% oder weniger enthalten sein (verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff, wie in Anspruch 11 be schrieben).

Bei dem verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff der vor liegenden Erfindung kann das oben beschriebene wärmehärtende Harz Phenolharz, Epoxyharz, Polyimidharz und die Mischung dar aus umfassen, und bevorzugt enthält es Phenolharz in einer Menge von 30% oder mehr (verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff, wie in Anspruch 12 beschrieben). Das wärmehärtende Harz, das 30% oder mehr an Phenolharz enthält, erfüllt die mechanischen Eigenschaften, die für den verformten kohlenfa serverstärkten Kunststoff notwendig sind, zum Beispiel eine Biegefestigkeit von 147 MPa (15 kp/mm²) oder mehr, ein Biegee lastizitätsmodul von 12 GPa (1200 kp/mm²) oder mehr und einen Izod-Kerbschlagwert von 98 J/m (10 kp·cm/cm²) oder mehr, und es erfüllt auch den Feuerfestwiderstand, der für den verform ten kohlenfaserverstärkten Kunststoff erforderlich ist.

Die oben beschriebenen Faserlängen der Karbonfasern sind wei ter bevorzugt in dem Bereich von 20 bis 30 mm zum gewährlei sten einer hohen Festigkeit und eines hohen Elastizitätsmoduls (verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff wie in Anspruch 13 beschrieben).

Das Volumenverhältnis der Kohlenfasern zu der Matrix liegt be vorzugt in dem Bereich von 15 bis 35% um eine hohe Festigkeit und ein hohes Elastizitätsmodul sicherzustellen (verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff, wie in Anspruch 14 be schrieben). Wenn es kleiner ist als 15%, sind die Festigkeit und das Elastizitätsmodul verringert; während, wenn es größer ist als 35%, Abschnitte gebildet werden, die mit Matrixharz nicht versorgt sind, wodurch die Festigkeit verringert wird.

Der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff der vorliegen den Erfindung hat ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, zum Beispiel eine Biegefestigkeit von 147 MPa (15 kp/mm²) oder mehr, ein Biegeelastizitätsmodul von 12 GPa (1200 kp/mm²) oder mehr und einen Izod-Kerbschlagwert von 98 J/m (10 kp·cm/cm²) oder mehr, die abhängig von dem Volumenverhältnis von Kohlen fasern zu der Matrix und der Art des wärmehärtenden Harzes sind (verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff, wie in An spruch 15 beschrieben).

In dem Fall, daß der verformte kohlenfaserverstärkte Kunst stoff der vorliegenden Erfindung einen ebenen Plattenabschnitt und einen hervorstehenden verformten Abschnitt hat, sind die Kohlenfasern an dem Sohlenabschnitt des hervorstehenden ver formten Abschnittes bevorzugt in die Richtung der Verbindung des ebenen Plattenabschnittes zu dem hervorstehenden verform ten Abschnitt ausgerichtet (verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff, wie in Anspruch 16 beschrieben). Mit diesem Aufbau ist der hervorstehende verformte Abstand bezüglich Festigkeit ausgezeichnet, und ein Unterschied in der Festigkeit zwischen dem hervorstehenden verformten Abschnitt und dem ebenen Plat tenabschnitt wird klein gemacht.

Der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff, der in An spruch 1 beschrieben ist, kann wie folgt hergestellt werden. Es wird nämlich ungewebtes Gespinst aus Kohlenfasern mit wär mehärtendem Harz getränkt und getrocknet, um ein Prepreg zu bilden; die Prepregs werden in eine Formpresse mit einem ab weichenden Hohlraum und einem unregemäßigen Muster auf der In nenfläche gelegt und werden heißgepreßt, um zu ermöglichen, daß das wärmehärtende Harz und die Kohlenfasern in den Pre pregs in den Hohlraum fließen, um so einen verformten kohlen faserverstärkten Kunststoff zu bilden und das unregelmäßige Muster auf die Oberfläche eines ebenen Plattenabschnittes von der Formpresse zu übertragen. Hier kann durch Festlegen des unregelmäßigen Musters auf der Innenfläche der Formpresse der art, daß die Teilung 5 mm oder weniger beträgt und die Höhe 10 µm oder mehr beträgt, der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff, wie er in Anspruch 2 beschrieben ist, erhalten werden.

Der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff, der in An spruch 3 beschrieben ist, wird wie folgt hergestellt. Es wer den nämlich eine metallische dünne Platte und die oben be schriebenen Prepregs in die oben beschriebene Formpresse ge legt und heißgepreßt, um zu ermöglichen, daß das wärmehärtende Harz und die Kohlenfasern in den Prepregs in den Hohlraum fließen, wodurch ein verformter kohlenfaserverstärkter Kunst stoff gebildet wird und die metallische dünne Platte integral an die Oberflächenschicht des verformten kohlenfaserverstärk ten Kunststoffes angebunden wird. Hier, indem die Oberfläche, im Kontakt mit den Prepregs, der metallischen dünnen Platte mit Harz überzogen wird, wird es möglich, die Haftfähigkeit zwischen der metallischen dünnen Platte und dem kohlenfaser verstärkten Kunststoff des verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoffes zu vergrößern. Epoxyharz ist bevorzugt für das Vergrößern der Haftfähigkeit.

Bei jedem der oben beschriebenen Herstellungsverfahren kann die Zugfestigkeit des verformten kohlenfaserverstärkten Kunst stoffes bis hinauf zu 49 MPa (500 kp/cm²) erhöht werden, wenn Kohlenstoffasern mit einer Zugfestigkeit von 2450 MPa (300 kp/mm²) verwendet werden. Wenn der Formungsdruck geringer ist als 9,8 MPa, wird der Fluß des wärmehärtenden Harzes und der Kohlenfaser erschwert, was die Gleichförmigkeit der Verteilung der Kohlenfasern in der Matrix verschlechtert, was die mecha nischen Eigenschaften ungleichmäßig macht. Demgemäß ist der Formungsdruck bevorzugt 9,8 MPa oder höher. Wenn die Formungs temperatur geringer ist als 140°C, braucht es 10 Minuten oder mehr, das Harz auszuhärten, wodurch die Produktivität herabge setzt wird. Wenn sie andererseits höher als 220°C ist, wird die Härtezeit außerordentlich verkürzt, wodurch es schwierig wird, den verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff zu for men. Demgemäß liegt die Formungstemperatur bevorzugt in dem Bereich zwischen 140 bis 220°C. Darüberhinaus, im Vergleich mit dem Fall, daß ein einzelnes Prepreg gebildet wird, indem Prepregs gebildet werden, die in einer Formpresse geschichtet werden, wird die Orientierung der Kohlenfasern aufgelockert, was somit die Festigkeit eines Produktes vergleichmäßigt.

Die vorliegende Erfindung wird deutlicher mit Bezug auf die folgenden Beispiele verstanden werden.

Beispiel 1

Ungewebtes Gespinst aus Kohlenfasern (Faserlänge: 25 mm und Zugfestigkeit: 2942 MPa (300 kp/mm²)) wurde mit Phenolharz einer Art wärmehärtenden Harzes und in einem Trocknungsofen 10 Minuten lang bei 120°C erhitzt und getrocknet, um ein Pre preg 1 (Dicke: 1,0 mm) zu bilden. Fünf Stücke der Prepregs 1 wurden auf einem unteren Pressenteil 3 aufeinandergeschichtet, wie in Fig. 1 gezeigt, und ein oberes Pressenteil 3 mit einem unregelmäßigen Muster (Teilung: 3 mm, und Höhe: 30 µm), auf der Innenfläche ausgebildet, wurde auf das untere Pressenteil 3 gelegt, wie in Fig. 2 gezeigt. Nachfolgend wurden die Pre pregs 1 bei einem Druck von 39 MPa (400 kp/cm²) und bei einer Temperatur von 150°C heißgepreßt, wodurch ein verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff 4 gebildet wurde, wobei auf die Oberfläche eines ebenen Plattenabschnittes das unregel mäßige Muster von dem oberen Pressenteil 2 übertragen wurde. Genauer hat der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff 4 in diesem Beispiel eine Form, die in Fig. 3 gezeigt ist. Die Dicke des ebenen Plattenabschnittes des verformten kohlen faserverstärkten Kunststoffes 4 betrug 0,7 mm. Das Volumenver hältnis der Kohlenfasern zu dem Harz, das die Matrix bildet, war 25%. In Fig. 3 bezeichnet die Bezugsziffer 5 eine Rippe, und 6 ist ein Vorsprungsabschnitt.

Der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff 4 in diesem Beispiel wurde der visuellen Untersuchung und der Quer schnittsuntersuchung zugeführt. Er wurde dann einem Biegetest und einem Kerbschlagtest ausgesetzt, wobei ein Biegetestteil und ein Izod-Kerbschlagtestteil verwendet wurden, hergestellt durch Schneiden des verformten kohlenfaserverstärkten Kunst stoffes 4. Aus der visuellen Betrachtung zeigte sich, daß der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff 4 im Aussehen und in den Oberflächeneigenschaften ausgezeichnet ist. Genauer kann keine Kohlenfaser auf der Oberfläche des ebenen Platten abschnittes mit dem unregelmäßigen Muster, das von der oberen Presse übertragen worden war, erkannt werden; es wird kein Oberflächenrollen auf der Oberfläche des ebenen Abschnittes erzeugt, und es wurde überhaupt kein schrumpfungsähnlicher Ausnehmungsabschnitt erkannt. Aus der Querschnittsuntersuchung zeigte sich, daß keine internen Fehler, so wie Risse und Hohl räume, erkannt wurden, und es wurden keine Kohlenfasern in ei nem der vorstehenden Abschnitte des unregelmäßigen Musters ausgemacht, das von der oberen Presse übertragen worden ist (Kohlenfasern fehlen im wesentlichen in der Oberflächenschicht des hervorstehenden Abschnittes) und der hervorstehende Ab schnitt besteht wesentlich nur aus Harz. Aus dem Kerbschlag test und dem Biegetest wurde aufgezeigt, daß der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff 4 einen Izod-Kerbschlagwert von 291 J/M (29 kp·cm/cm²), ein Biegeelastizitätsmodul von 16 GPa (1600 kp/mm²) und eine Biegefestigkeit von 246 MPa (25 kp/mm²) zeigt, was ähnlich zu den Werten bei einem verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff 4 des Vergleichsbeispiels 1A (einem der verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoffe des Standes der Technik), das später beschrieben wird, ist. Demge mäß hat der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff aus diesem Beispiel die ausgezeichneten mechanischen Eigenschaf ten, die denen der verformten kohlenfaserverstärkten Kunst stoffe des Standes der Technik vergleichbar sind.

Ein verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff 4 gemäß dem Vergleichsbeispiel 1A wurde in derselben Weise hergestellt wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß eine obere Presse 2 mit einer glatten Innenfläche (ohne irgendein unregelmäßiges Mu ster) verwendet wird, das heißt, das unregelmäßige Muster wird nicht übertragen. Der so erhaltene verformte kohlenfaserver stärkte Kunststoff 4 wurde in derselben Weise geprüft wie im Beispiel 1. Als Ergebnis wurden Kohlenfasern visuell auf der Oberfläche des ebenen Plattenabschnittes beobachtet (die Koh lenfasern stehen nach außen von der Harzmatrix auf der Ober fläche jedes hervorstehenden Abschnittes hervor); Oberflächen rollen wurde erkannt und schrumpfungsähnliche Ausnehmungsab schnitte wurden erkannt. Jedoch wurden interne Schäden, so wie Risse und Hohlräume, nicht erkannt. Der verformte kohlenstof faserverstärkte Kunststoff zeigt mechanische Eigenschaften, beispielsweise einen Izod-Kerbschlagwert: 250 J/m (26 kp·cm/cm²), ein Biegeelastizitätsmodul von 15 GPa (1530 kp/mm²) und eine Biegefestigkeit von 240 MPa (24,5 kp/mm²).

Im Beispiel 1 wurde die Dicke des Prepregs 1 geändert und die Anzahl der aufeinandergeschichteten Prepregs 1, angeordnet auf dem unteren Pressenteil 3 (die Dicke des verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoffes 4 wurde konstant gehalten (0,7 mm)). Als Ergebnis, im Vergleich mit dem Fall, als ein dickes Prepreg geschichtet wurde, war in dem Fall, als eine Vielzahl dünner Prepregs geschichtet wurden, die zufällige (unregelmäßige) Verteilung der Kohlenfaser sichergestellt, und sie wurde fast mit der Anzahl der Prepregs vergrößert. Als nächstes wurden die Teilung und die Höhe des unregelmäßigen Musters auf der Innenfläche des oberen Pressenteils 2 geän dert. Als ein Ergebnis waren, als die Teilung kleiner gemacht wurde und die Höhe größer gemacht wurden, Kohlenfasern schwer auf der Oberfläche des ebenen Abschnittes sichtbar, daß das unregelmäßige Muster von dem oberen Pressenteil übertragen hatte.

Beispiel 2

Kohlenfaserschnitzel (Faserlänge: 20 bis 30 mm) wurden wie Pa pier verarbeitet, um ein ungewebtes Gespinst mit einem Flä chengewicht von 100 g/m² zu erzeugen. Das ungewebte Gespinst wurde in eine Harzlösung getaucht, das 30 Gew.-% Phenolharz enthielt, und wurde mit Harz in einer Menge (nach dem Trock nen) von 200% getränkt. Es wurde dann getrocknet, um ein Pre preg zu bilden (Dicke: 1,0 mm). Das Prepreg wurde auf eine Größe von 80% der Fläche des Außendurchmessers des unteren Pressenteils 3 (horizontaler Querschnitt der Innenseite des oberen Pressenteils 2) geschnitten. Die so geschnittenen Pre pregs wurden auf dem unteren Pressenteil 3 aufeinander geschichtet, wie in Fig. 1 gezeigt, und das obere Pressenteil 2 wurde auf das untere Pressenteil 3 gelegt, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Prepregs wurden bei einem Druck von 39 MPa (400 kp/cm²) und bei einer Temperatur von 160°C heißgepreßt, um einen verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff zu bilden, wobei auf die Fläche jedes ebenen Plattenabschnittes das unre gelmäßige Muster von dem oberen Pressenteil 2 übertragen worden war. Das obere Pressenteil 2 wurde dann geöffnet, und somit wurde ein verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff 4 mit einer Form, die in Fig. 3 gezeigt ist, erhalten. Zu dieser Zeit wurde die Druckzeit, das heißt, die Aushärtezeit, auf 1 Minute eingestellt. Die Dicke jedes ebenen Plattenab schnittes des verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoffes 4 betrug 0,7 mm.

Andererseits wurde ein verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff gemäß dem Vergleichsbeispiel 2A wie folgt herge stellt: Zunächst wurden die Schnitzel derselben Kohlenfasern wie oben beschrieben durch eine Kardiermaschine fasermäßig aufgelöst, um ein Gespinst zu bilden. Die Gespinste in einer festgelegten Menge wurden übereinandergelegt und vernadelt, um ein ungewebtes Gespinst mit einem Flächengewicht von 500 g/m² zu bilden. Das nicht gewebte Gespinst wurde mit demselben Harz wie oben beschrieben in derselben Weise wie in Beispiel 2 ge tränkt und getrocknet, um ein Prepreg zu bilden (Dicke: 1,0 mm). Als nächstes wurde das Prepreg in derselben Weise wie bei Beispiel 2 geschnitten. Die so geschnittenen Prepregs wur den auf dem unteren Pressenteil 2 aufeinandergeschichtet und in derselben Weise wie bei Beispiel 2 heißgepreßt, um ein Pro dukt (verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff 4 entspre chend dem Vergleichsbeispiel 2A) mit derselben Form wie dem in Beispiel 2 zu erhalten.

Die so erhaltenen verformten kohlenfaserverstärkten Kunst stoffe 4 gemäß Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2A wurden derselben Untersuchung und Prüfung wie bei Beispiel 1 ausge setzt. Als Ergebnis ist im Vergleichsbeispiel 2A die Verform barkeit schlecht, und das Material fließt nicht gleichmäßig zu den Rippenabschnitten 5 und den Vorsprungsabschnitten 6. Im Gegensatz dazu fließt im Beispiel 2 das Material gleichförmig bis zu den Rippenabschnitten 5 und den Vorsprungsabschnitten 6. Darüberhinaus zeigt der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff 4 gemäß Vergleichsbeispiel 2A eine Biegefestigkeit von 245 MPa (25 kp/mm²), ein Biegeelastizitätsmodul von 147 GPa (1500 kp/mm²), und einen Izod-Kerbschlagwert von 78 J/m (8 kp·cm/cm²). Im Gegensatz dazu zeigt der verformte kohlenfaser verstärkte Kunststoff 4 nach Beispiel 2 eine Biegefestigkeit von 255 MPa (26 kp/mm²), ein Biegeelastizitätsmodul von 157 GPa (1600 kp/mm²) und einen Izod-Kerbschlagwert von 245 J/m (25 kp·cm/cm²). Als Ergebnis ist der verformte kohlenfaserver stärkte Kunststoff 4 nach Beispiel 2 dem verformten kohlenfa serverstärkten Kunststoff 4 nach Vergleichsbeispiel 2 in den Biegeeigenschaften und dem Kerbschlagwert überlegen.

Beispiel 3

Eine Abdeckung für eine Flüssigkristallanzeige (hiernach als "LCD-Abdeckung" bezeichnet) wurde hergestellt, wobei ein ver formter kohlenfaserverstärkter Kunststoff 4 verwendet wurde, der durch Aufeinanderschichten derselben Prepregs wie bei Bei spiel 1 (unterschiedlich in den Abmessungen) vorbereitet und unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 heißgepreßt wurde. Die LCD-Abdeckung, hergestellt aus dem verformten koh lenfaserverstärkten Kunststoff, wurde einem Ermüdungstest aus gesetzt. Im Gegensatz dazu wurde eine LCD-Abdeckung aus ABS- Harz mit denselben Abmessungen auch der Ermüdungsprüfung aus gesetzt. Die Ermüdungsprüfung und deren Ergebnis werden unten beschrieben werden.

Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, wurde die Ermüdungsprüfung durch eine Vorgehensweise ausgeführt, bei der als Gelenkbefe stigungsvorsprünge 8 und 9 jeweils zwei Stücke auf der rechten und linken Seite befestigt werden, und eine Mitte 10 der LCD- Abdeckung 7 wurde mit einer auf einen Punkt konzentrierten Last belastet. Als ein Ermüdungsprüfer wurde ein Servo-Pulsge rät, gekauft bei Shimazu Seisakusho (Handelsname: EHF-FG10KN- 4LA) benutzt, und die Last wurde wiederholt mit 0,2 Hz aufge geben. Die Last wurde mit einer Lastzelle von 1 kN (100 kp) gemessen. Die Belastungsbedingungen sind in Tabelle 1 gezeigt. In dieser Tabelle bedeutet das maximale Moment ein Moment, das auf jeden Vorsprung aufgegeben wurde, und es wurde berechnet, wobei angenommen wurde, daß die Entfernung zwischen dem Last punkt 10 und dem Mittelpunkt des Vorsprunges als 15 cm genom men wurde.

Die Ergebnisse der Ermüdungsprüfung sind in Tabelle 2 zusam mengefaßt. Die Verlagerung direkt nach der Ermüdungsprüfung ist in Tabelle 3 gezeigt. Der Bruchzustand der LCD-Abdeckung 7, aus kohlenfaserverstärktem Kunststoff hergestellt, durch die Ermüdungsprüfung (die Wiederholungszahlung im Belastungs fall 1: 20 000 Mal) ist in Fig. 5 gezeigt, und der Bruch zustand der aus ABS hergestellten LCD-Abdeckung 7 (die Wieder holungszahl im Belastungsfall 1: 16 000 Mal) ist in Fig. 6 gezeigt. Wie es aus diesen Figuren deutlich wird, wird bei der aus kohlenfaserverstärktem Kunststoff hergestellten LCD-Abdec kung kein Riß erzeugt, und die Festigkeit ist insgesamt nicht so sehr abgesenkt. Im Gegensatz dazu ist bei dem Fall der aus ABS hergestellten LCD-Abdeckung in dem Fall des Belastungs falls 2 nach der Wiederholungszahl von 16 000 Mal der Sohlen abschnitt des Vorsprungs nahezu entlang dem halben Umfang ge brochen (beispielsweise wie in Fig. 6 gezeigt), und somit wird die Verlagerung abrupt in einem Ausmaß erhöht, daß der Vorsprung die Gelenklast nicht aufnehmen kann, obwohl in dem Fall des Belastungsfalles 1 nach der Wiederholungszahl von 16 000 Mal dieselbe Erscheinung auftritt. Demgemäß ist die aus kohlenfaserverstärktem Kunststoff hergestellte LCD-Abdeckung (erfinderischer verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff) der aus ABS hergestellten LCD-Abdeckung (vergleichsweise de formierter kohlenfaserverstärkter Kunststoff) in der Ermü dungsfestigkeit überlegen.

Tabelle 1

Tabelle 2

Tabelle 3

Beispiel 4

Dasselbe Prepreg wie das in Beispiel 1 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Andererseits wurde die obere Fläche einer metallischen dünnen Platte, hergestellt aus AL (Dicke: 0,3 mm) mit Epoxyharz überzogen. Als nächste, wie in Fig. 7 gezeigt, wurde die metallische dünne Platte 10 in ein unteres Pressenteil 13 gelegt, und fünf Stücke Prepregs 11 wurden darauf geschichtet, und ein oberes Pressenteil 12 wurde auf das untere Pressenteil 13 gelegt, wie in Fig. 8 gezeigt. Somit wurden die Prepregs 11 und die metallische dünne Platte 10 bei einem Druck von 39 MPa und bei einer Temperatur von 150°C heißgepreßt, um einen verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff zu bilden, der eine metallische dünne Platte auf dessen Oberflächenschicht integriert hat. Der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff 14 gemäß Beispiel 4, der so erhalten worden ist, hat eine Form, wie in Fig. 9 gezeigt. Zusätzlich beträgt die Dicke eines ebenen Plattenabschnittes des verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoffes 10 (Gesamtdicke der metallischen dünnen Platte und des kohlen faserverstärkten Kunststoffteiles) 0,9 mm. Das Volumenverhält nis der Kohlenfasern zu dem Matrixharz des kohlenfaserver stärkten Kunststoffes beträgt 25%. In Fig. 9 gibt die Bezugsziffer 16 einen Vorsprungsabschnitt 9.

Der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff 14 gemäß Bei spiel 4 wurde durchsichtig lackiert, anschließend erfolgte die visuelle Untersuchung, und er wurde dann einem lokalen Erhit zungstest ausgesetzt. Der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff 14 wurde dann einer Biegeprüfung und einer Kerb schlagprüfung ausgesetzt, wobei ein Biegeprüfungsstück und ein Izod-Kerbschlagprüfungsstück verwendet wurden. Der lokale Er hitzungstest wurde durch eine Vorgehensweise ausgeführt, bei der der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff lokal unter einer simulierten Bedingung erhitzt wurde, daß der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff, als ein Gehäuse eingesetzt, lokal von der Wärme von elektronischen Teilen erhitzt wurde, und die Temperatur der Oberfläche (gegenüber der erhitzten Fläche) des verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoffes wurde gemessen. Als Ergebnis waren bei dem verformten kohlen faserverstärkten Kunststoff Kohlenfasern auf der Oberfläche visuell nicht beobachtet worden, was somit das Aussehen ver bessert, und jegliches Oberflächenrollen wird nicht erzeugt, was somit die Formungsgenauigkeit und das Aussehen verbessert. Er zeigte ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, vergleich bar denen des Vergleichsbeispiels 4A, das später beschrieben wird, beispielsweise einen Izod-Kerbschlagwert: 291 J/m, ein Biegeelastizitätsmodul: 16 GPa, und eine Biegefestigkeit: 246 MPa. Die maximale Temperatur auf der Oberfläche des verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoffes 14 bei dem lokalen Erhit zungstest betrug 60°C, was bedeutend niedriger war als bei dem Vergleichsbeispiel 4A.

Ein verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff gemäß dem Vergleichsbeispiel 4A wurde in derselben Weise hergestellt wie bei Beispiel 4, nur daß die metallische dünne Platte 10 nicht benutzt wurde. Der so erhaltene verformte kohlenfaserver stärkte Kunststoff wurde derselben Untersuchung und Prüfung wie in Beispiel 4 ausgesetzt. Als Ergebnis wurden bei dem ver formten kohlenfaserverstärkten Kunststoff Kohlenfasern visuell auf der Oberfläche beobachtet, und das Oberflächenrollen wurde auch erkannt. Zusätzlich war das Rollen größer in dem Zustand nach dem transparenten Lackieren als in dem Zustand vor dem transparenten Lackieren. Er zeigte einen Izod-Kerbschlagwert von 250 J/m, ein Biegeelastizitätsmodul von 15 GPa und eine Biegefestigkeit von 240 MPa. Die maximale Temperatur auf der Oberfläche bei dem lokalen Erhitzungstest war so extrem hoch wie 95°C.

Beispiel 5

In diesem Beispiel wurde ein lokaler Erhitzungstest durchge führt, um die Basisdaten im Hinblick auf die Wirkung des Un terdrückens eines lokalen Temperaturanstieges aufgrund lokaler Erhitzung in bezug auf einen verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoff, bei dem einen dünne Kupferplatte als die metalli sche dünne Platte verwendet wurde, zu erhalten. Genauer, wie in Fig. 10 gezeigt, wurde eine kohlenfaserverstärkte Kunst stoffplatte 17 mit einer auf die Oberflächenschicht aufgeform ten reinen dünnen Cu-Platte 18 (das heißt, einer Verbund platte, wobei die reine dünne Cu-Platte 18 auf die Oberflä chenschicht der kohlenfaserverstärkten Kunststoffplatte 17 aufgeformt worden ist, durch Pressen gebildet und wurde einem lokalen Erhitzungstest ausgesetzt. Bei dieser kohlenfaserver stärkten Kunststoffplatte 17 wurde Phenolharz als das Matrix harz des kohlenfaserverstärkten Kunststoffes verwendet, und Kohlenfasern (Faserlänge: 30 mm) wurden als ein Verstärkungs material benutzt. Die Verbundplatte hatte eine Breite von 90 mm, einen Länge von 140 mm und eine Gesamtdicke von 0,83 mm. Die Dicke des kohlenfaserverstärkten Kunststoffplat tenteiles 17 beträgt 0,63 mm, und die Dicke der dünnen Platte aus reinem Cu beträgt 0,2 mm. Der lokale Erhitzungstest wurde mittels einer Vorgehensweise ausgeführt, bei der ein quadrati scher, plattenähnlicher (Seitenlänge: 48 mm) Wärmeerzeuger 19 mit 4,81 W als eine Wärmequelle auf die Verbundplatte gesetzt wurde, über einen Abstandhalter Kohlenstoff-Harz. Andererseits wurde eine CC- (Cu-Konstantan)-Thermokopplung auf einen Tempe raturmeßpunkt 20 auf der unteren Seite der Verbundplatte (Oberfläche der kohlenfaserverstärkten Kunststoffplatte 17) aufgeklebt. Diese wurden mit einem Papierbehältnis (nicht ge zeigt) abgedeckt, und ein Strom wird auf den Wärmegenerator 19 aufgegeben, um die Verbundplatte zu erhitzen, wobei dann die Temperatur an dem Temperaturmeßpunkt 20 gemessen wurde.

Die maximale Temperatur an dem Temperaturmeßpunkt 20 (Oberfläche gegenüber der Seite, auf dem der Wärmegenerator 19 angeordnet ist), nach einem Ablauf von einer Stunde seit dem Beginn des Erhitzens, betrug 64,2°C. Zum Vergleich wurde der selbe lokale Heiztest ausgeführt, wobei eine Mg-Legierungs platte oder eine einzige kohlenfaserverstärkte Kunststoff platte mit denselben Abmessungen wie denjenigen der Verbund platte durchgeführt. Die maximale Temperatur an dem Tempera turmeßpunkt 20 nach dem Ablauf einer Stunde seit dem Beginn des Heizens betrug für die Mg-Legierungsplatte 62,0°C und be trug für die einzelne Platte aus kohlenfaserverstärktem Kunst stoff 95,7°C. Als Ergebnis wurde gezeigt, daß die Einzelplatte aus kohlenfaserverstärktem Kunststoff bei der lokalen maxima len Temperatur um 30°C oder mehr höher lag als die Mg-Legie rungsplatte; jedoch war die Verbundplatte mit der auf der Oberflächenschicht des kohlenfaserverstärkten Kunststoffes an geformten dünnen Platte aus reinem Cu ähnlich der Mg-Legie rungsplatte bezüglich der lokalen maximalen Temperatur. Folg lich war die Verbundplatte bezüglich der Wärmestrahlungscha rakteristiken bedeutsam verbessert.

Beispiel 6

Bei diesem Beispiel wurde ein unterer Gehäuseteil eines Notiz buch-artigen Personalcomputers hergestellt, wobei der ver formte kohlenfaserverstärkte Kunststoff der vorliegenden Erfindung verwendet wurde. Der wesentliche Teil des unteren Gehäuseteiles ist in Fig. 11 gezeigt. Bei den kohlenfaserver stärkten Kunststoffen 22 und 23 wurde Phenolharz als das Matrixharz verwendet, und Kohlenfasern (Faserlänge: 30 mm) wurden als ein Verstärkungsmaterial verwendet. Eine dünne Cu- Platte (Dicke: 0,20 mm) wurde als eine metallische dünne Platte 25 auf der Oberflächenschicht verwendet. Die Gesamt dicke des Gehäuseteils (verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff) 21 beträgt 0,83 mm, und die Dicke des kohlenfaser verstärkten Kunststoffteiles 23 an dem Ort, wo die metallische dünne Platte 25 auf der Oberflächenschicht vorliegt, beträgt 0,63 mm.

Ein Wärmeerzeuger (zentrale Verarbeitungseinheit) 24 wurde innerhalb des Gehäuseteils 21 angeordnet, wie in Fig. 11 ge zeigt, und das Gehäuseteil 21 wurde über einen Abstandhalter auf eine Basis 27 gestellt. Danach wurde der Temperaturanstieg auf der Außenfläche des Gehäuseteils 21 durch den Betrieb des Wärmegenerators 24 gemessen. Als Ergebnis war der Temperatur anstieg auf der Außenfläche des Gehäuseteils an der mittleren Stelle auf dem unteren Teil des Wärmeerzeugers 24 maximiert; er war jedoch nur auf 46,5°C erhöht und war kleiner als der am Temperaturmeßpunkt 20 in Beispiel 5. Der Grund dafür ist der folgende. Da nämlich die metallische dünne Platte 25 so vorge sehen war, daß sie sich über eine aufrecht stehende Wand 26 des Gehäuseteils 21 erstreckt, wurde die Wärme aus dem Wärme generator 24 zu der metallischen dünnen Platte 25 der auf rechtstehenden Wand 26 des Gehäuseteils 21 difundiert und ent lang dem kohlenfaserverstärkten Kunststoffplattenabschnitt 23 übertragen, und demgemäß ist die Strahlungsfläche (Außenfläche des Gehäuseteils 21) groß, und somit ist die Strahlungsmenge erhöht.

Insbesondere beim unteren Gehäuseteil, das üblicherweise im Kontakt mit einem Schreibtisch oder dem Knie ist, wird die Wärme schwierig von der Oberfläche abgeführt, im Vergleich zu dem Teil, der mit der Außenluft im Kontakt ist, so wie dem oberen Teil. Demgemäß wird es durch das Vorsehen der metalli schen dünnen Platte 25, die sich über die aufrecht stehende Wand 26 des Gehäuseteils 21 wie in diesem Beispiel erstreckt, möglich, die Strahlungscharakteristik zu verbessern und somit effektiv den Temperaturanstieg auf der Außenfläche des Gehäu seteils zu unterdrücken.

Beispiel 7

Ein verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff 29 wurde in derselben Weise wie bei Beispiel 4 hergestellt, mit der Aus nahme, daß die dünne Platte aus reinem Al (Dicke: 0,3 mm) aus dem Beispiel 4 durch eine metallische dünne Platte 28 ersetzt wurde, die erhalten wurde, indem kreuzende Schlitze (Breite: 2 mm und Länge: 20 mm) in einer Platte aus reinem Al (Dicke: 0,2 mm, Breite: 100 mm und Länge: 150 mm) vorgesehen waren und eine Oberflächen-Oxidierungsbehandlung vorgenommen wurde, um die Oberflächenschicht aufzurauhen. Der verformte kohlenfaser verstärkte Kunststoff 29 hat eine Form, die in Fig. 12 ge zeigt ist. Zusätzlich ist die Dicke des ebenen Plattenab schnittes dieselbe wie die bei Beispiel 4, das heißt 0,9 mm. Der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff 29 wurde auf einen Pegelblock gelegt und in Größen der Wölbung ausgemessen, wobei er durch Abstandhalter an vier Ecken befestigt war. Die Wölbung war 1,0 mm oder weniger.

Zum Vergleich wurde ein verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff, bei dem die metallische dünne Platte mit den Schlitzen durch eine metallische dünne Platte ohne Schlitze ersetzt war, in derselben Weise ausgemessen, wie bei diesem Beispiel. Im Ergebnis betrug die Wölbung 3 mm.

Beispiel 8

Eine kohlenfaserverstärkte Kunststoffplatte 17 (Verbundplatte) mit derselben Form wie der, die in Fig. 10 gezeigt ist, bei der die folgende dünne Platte aus Cu 18A, 18B oder 18C auf der Oberflächenschicht in derselben Weise angeformt war, wie beim Beispiel 15, wurde verwendet. Zusätzlich wurde Phenolharz als das Matrixharz verwendet, und Kohlenfasern (Faserlänge: 25 mm) wurden als Verstärkungsmaterial verwendet. Die Verbundplatte hat eine Breite von 100 mm und eine Länge von 140 mm. Zusätz lich beträgt eine Dicke des kohlenfaserverstärkten Kunststoff plattenabschnittes 17 0,7 mm, und die Dicke der metallischen dünnen Platte beträgt 0,2 mm.
Metallische dünne Platte 18A: Kein Schlitz
Metallische dünne Platte 18B: Schlitze, wobei jeder eine Breite (1 mm) und eine Länge (10 mm) hat (Porosität: 10%).
Metallische dünne Platte 18C: Schlitze, wobei jeder eine Breite (2 mm) und eine Länge (20 mm) hat (Porosität: 10%).

Die obige Verbundplatte wurde dem lokalen Erhitzungstest in derselben Weise wie in Beispiel 5 ausgesetzt. Die maximale Temperatur an dem Temperaturmeßpunkt 20 nach dem Ablauf einer Stunde seit dem Beginn des Erhitzens betrug 64,0°C für die Verbundplatte A, wobei die metallische dünne Platte 18A als die dünne Platte aus reinem Cu verwendet wurde, 67,2°C für die Verbundplatte B, wobei die metallische dünne Platte 18B ver wendet wurde, und 70,4°C für die Verbundplatte C, wobei die metallische dünne Platte 18C verwendet wurde. Zusätzlich wurde als Vergleich ein einzelner kohlenfaserverstärkter Kunststoff (Dicke: 0,9 mm) geprüft. Als Ergebnis betrug die maximale Tem peratur des einzelnen kohlenfaserverstärkten Kunststoffes 95,7°C.

Aus den Beispielen 7 und 8 wird deutlich, daß durch Vorsehen von Lücken, so wie Schlitzen, in einer metallischen dünnen Platte, die auf einer Oberflächenschicht des kohlenfaserver stärkten Kunststoffes vorgesehen ist, die Strahlungscharakte ristik leicht verschlechtert wird, jedoch das Wölben des Pro duktes verringert werden kann.

Beispiel 9

Ein kohlenfaserverstärkter Kunststoff mit einer Dicke von 1 mm wurde thermisch bei 500°C zersetzt, um somit Recycling-Kohlen fasern zurückzugewinnen. Bei den Kohlenfasern betrug der Fa serdurchmesser 6,8 µm, die Faserlänge lag in dem Bereich von 10 bis 100 mm und die Zugfestigkeit betrug 3578 MPa (365 kp/mm²).

Die Recycling-Kohlenfasern wurden als ungewebtes Gespinst ver arbeitet. Das ungewebte Gespinst wurde mit Phenolharz getränkt und wurde in einem Trocknungsofen 10 Minuten bei 120°C er hitzt/getrocknet, um ein Prepreg zu bilden. Die Prepregs wur den in derselben Weise wie bei Beispiel 1 heißgepreßt, wobei somit ein verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff 4 gemäß Beispiel 9-1 gebildet wurde, der dieselben Abmessungen wie derjenige in Beispiel 1 hat.

Neue Kohlenfasern (Faserlänge: 10 bis 100 mm und Zugfestig keit: 3230 MPa (350 kp/mm²)) wurden mit denselben Recycling- Karbonfasern wie denjenigen aus Beispiel 9-1 in einem Ge wichtsverhältnis von 4 : 1 gemischt, um ungewebtes Gespinst zu bilden. Ein verformter kohlenfaserverstärker Kunststoff nach Beispiel 9-2 mit denselben Abmessungen wie denjenigen aus Bei spiel 9-1 wurde in derselben Weise wie beim Beispiel 9-1 her gestellt, mit der Ausnahme, daß die Kohlenfasern des Beispiels 9-1 durch die oben beschriebenen gemischten Kohlenfasern er setzt wurden.

Ein verformter kohlenfaserverstärkter Kunststoff nach Ver gleichsbeispiel 9A mit denselben Abmessungen wie denjenigen aus Beispiel 9-1 wurde in derselben Weise wie der in Beispiel 9-1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß das nichtgewebte Ge spinst aus Beispiel 9-1 durch das nichtgewebte Gespinst er setzt wurde, das neue Kohlenfasern (Faserdurchmesser: 7,2 µm, Faserlänge: 10-100 mm, Zugfestigkeit: 3430 MPa (350 kp/mm²)) verwendet.

Die verformten kohlenfaserverstärkten Kunststoffe entsprechend dem Beispiel 9-1 und 9-2 und dem Vergleichsbeispiel 9A wurden hinsichtlich des spezifischen Gewichts, der Biegefestigkeit, des Biegeelastizitätsmoduls und der Abschirmungsleistungsfä higkeit gegenüber elektromagnetischen Wellen überprüft. Die Ergebnisse sind wie in Tabelle 4 gezeigt. Wie es aus Tabelle 4 ersichtlich ist, ist der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff gemäß dem Beispiel 9-1 im wesentlichen dem verform ten kohlenfaserverstärkten Kunststoff gemäß Vergleichsbeispiel 9A vergleichbar, was die Biegefestigkeit, das Biegeelastizi tätsmodul und die Abschirmungsleistung gegenüber elektromagne tischen Wellen betrifft. Im Gegensatz dazu ist der verformte kohlenfaserverstärkte Kunststoff nach Beispiel 9-2 denjenigen aus dem Beispiel 9-1 und dem Vergleichsbeispiel 9A überlegen, insbesondere was die Abschirmungsleistungsfähigkeit gegenüber elektromagnetischen Wellen betrifft. Der Grund dafür ist, daß durch Vermischen der Recycling-Kohlenfasern mit den neuen Koh lenfasern die Kohlenfasern in dem verformten kohlenfaserver stärkten Kunststoff gleichförmiger verteilt werden können als in dem Fall in dem nur neue Kohlenfasern verwendet werden.

Tabelle 4

Claims

1. Verformter faserverstärkter Kunststoff, aus:

- einer Matrix aus wärmehärtendem Harz, in der Kohlen fasern mit Faserlängen, die im Bereich von 10 bis 100 mm liegen, als Verstärkungsmaterial zweidimensio nal und unregelmäßig verteilt sind, und
- einem ebenen Plattenabschnitt mit einer Dicke von 1 mm oder weniger,

wobei die Außenfläche des ebenen Plattenabschnittes ein unregelmäßiges Muster hat, das von einer Formpresse über tragen ist, und die Oberflächenschicht jedes hervorste henden Abschnittes des unregelmäßigen Musters im wesent lichen aus Harz besteht.

2. Verformter faserverstärkter Kunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung des unregelmäßigen Musters 5 mm oder weniger beträgt und deren Höhe 10 µm oder mehr beträgt.

3. Verformter faserverstärkter Kunststoff, aus:

- einer Matrix aus wärmehärtendem Harz, in der Kohlen fasern mit Faserlängen im Bereich von 10 bis 100 mm als ein Verstärkungsmaterial zweidimensional und unre gelmäßig verteilt sind, und
- einem ebenen Plattenabschnitt mit einer Dicke von 1 mm oder weniger,

wobei die Oberflächenschicht des verformten faserver stärkten Kunststoffes durch Pressen mit einer metal lischen dünnen Platte integriert ist.

4. Verformter faserverstärkter Kunststoff nach Anspruch 3, bei dem die Dicke der metallischen dünnen Platte 0,5 mm oder weniger beträgt.

5. Verformter faserverstärkter Kunststoff nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische dünne Platte aus Al, Al-Legierung, Cu oder Cu-Legierung herge stellt ist.

6. Verformter faserverstärkter Kunststoff nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die metal lische dünne Platte schlitzähnliche Lücken hat, wobei die Gesamtfläche der Lücken 500 mm² oder weniger beträgt, und eine Porosität, das heißt, daß das Flächenverhältnis der Lücken zu der metallischen dünnen Platte, 50% oder weni ger beträgt.

7. Verformter faserverstärkter Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil oder die Gesamtheit der Kohlenfasern Recycling-Kohlen fasern aufweist, die durch thermische Zersetzung von koh lenfaserverstärkten Kunststoffen als ein Ausgangsmaterial wiedergewonnen sind.

8. Verformter faserverstärkter Kunststoff, aus:

- einer Matrix aus wärmehärtendem Harz, in der Kohlen fasern als ein Verstärkungsmaterial verteilt sind,

wobei ein Teil oder die Gesamtheit der Kohlenfasern Recycling-Kohlenfasern aufweist, die durch thermische Zersetzung von kohlenfaserverstärktem Kunststoff als ein Ausgangsmaterial rückgewonnen sind.

9. Verformter faserverstärkter Kunststoff nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischverhältnis der Recycling-Kohlenfasern, basierend auf dem Gewicht der Gesamt-Kohlenfasern, in dem Bereich von 5 bis 100 Gew.-% liegt.

10. Verformter faserverstärkter Kunststoff nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser längen der Recycling-Kohlenfaser in dem kohlenfaserver stärkten Kunststoff als Ausgangsmaterial in dem Zustand vor der thermischen Zersetzung in dem Bereich von 10 bis 100 mm liegt.

11. Verformter faserverstärkter Kunststoff nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Harzkarbonat in den Recycling-Kohlenfasern in dem Bereich von 0 bis 60 Gew.-% liegt.

12. Verformter faserverstärkter Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das wär mehärtende Harz Phenolharz in einer Menge von 30 Gew.-% oder mehr enthält.

13. Verformter faserverstärkter Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserlängen der Kohlenfasern in dem Bereich von 20 bis 30 mm liegen.

14. Verformter faserverstärkter Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Volu menverhältnis der Kohlenfasern zu der Matrix in dem Bereich von 15 bis 35% liegt.

15. Verformter faserverstärkter Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bie gefestigkeit 147 MPa oder mehr beträgt, das Biegeelasti zitätsmodul 12 GPa oder mehr beträgt und der Izod-Kerb schlagwert 98 J/m oder mehr beträgt.

16. Verformter faserverstärkter Kunststoff nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff in einen verformten integralen Körper mit einem ebenen Plattenabschnitt und einem hervorstehenden verformten Abschnitt umgeformt wird und Kohlenfasern an dem Sohlenabschnitt des verformten Abschnittes in die Richtung der Verbindung des ebenen Plattenabschnittes zu dem verformten Abschnitt ausgerichtet werden.